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城市軌道交通電氣節(jié)能設(shè)計(jì)解析
有良好健全的節(jié)能管理措施才能將節(jié)能落到實(shí)處，才能發(fā)揮設(shè)計(jì)系統(tǒng)與節(jié)能產(chǎn)品的作用，下面是小編搜集整理的一篇探究城市軌道交通電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的論文范文，供大家閱讀參考。
摘要：針對軌道交通電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，主要從各專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、新型節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用、新能源的利用以及有效的能源管理入手，對比各種方案的利、弊，并結(jié)合注意事項(xiàng)，提出合理、新型的設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞：軌道交通;電氣設(shè)計(jì);節(jié)能管理;新技術(shù)
引言
節(jié)能設(shè)計(jì)需符合國家有關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定的要求，對于軌道交通工程項(xiàng)目，從線路規(guī)劃、車站及車輛段選址、客流運(yùn)營組織、車輛及各系統(tǒng)設(shè)備選型及維護(hù)、系統(tǒng)供電等方面進(jìn)行合理、節(jié)能設(shè)計(jì)，以避免盲目投資和低水平重復(fù)建設(shè)。軌道交通是個(gè)多專業(yè)設(shè)計(jì)的復(fù)雜工程，因此應(yīng)從各專業(yè)多方面全方位系統(tǒng)化地貫徹節(jié)能設(shè)計(jì)。
1軌道交通能耗情況簡介
軌道交通能耗主要是電能，還有部分是水、柴油、天然氣，折算為標(biāo)準(zhǔn)煤后，各種能耗計(jì)入總量并算其占比。柴油以線路巡檢車使用為主，量很少，在軌道交通總能耗中可忽略不計(jì);生產(chǎn)生活用水與食堂使用天然氣兩項(xiàng)一起約占總能耗的1%;剩余99%左右都是電能。根據(jù)使用類別，電能又可分為列車牽引用電與動(dòng)力照明等低壓設(shè)備用電，其中列車牽引用電約占50%～60%。動(dòng)力照明等低壓設(shè)備主要有通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、給排水設(shè)備、照明設(shè)備、電扶梯屏蔽門等車站設(shè)備、通信監(jiān)控弱電設(shè)備、車輛段工藝維修設(shè)備等，其中通風(fēng)空調(diào)設(shè)備用電量約占低壓設(shè)備用電量的40%，車站設(shè)備約占20%，其余各專業(yè)均約占5%～10%。軌道交通地下車站居多，因此通風(fēng)空調(diào)設(shè)備與電扶梯設(shè)備較多造成其能耗比重較大。了解軌道交通用能情況后，便可針對需要重點(diǎn)節(jié)能設(shè)計(jì)的專業(yè)，提出行之有效的設(shè)計(jì)方案并在后期重點(diǎn)監(jiān)管。
2項(xiàng)目方案節(jié)能設(shè)計(jì)
2.1牽引節(jié)能設(shè)計(jì)
列車牽引能耗是軌道交通中最主要的能耗，且受到很多專業(yè)方案設(shè)計(jì)的影響，因此在牽引用電節(jié)能上需主要注意以下幾個(gè)方面。
(1)合理的線路方案有助于降低列車的牽引能耗，如盡可能減小長大坡道的提升高度，合理設(shè)置節(jié)能坡度，站與站間盡量采用最短連接路徑。
(2)行車交路應(yīng)從配線、客流、交路長度及運(yùn)營角度等方面進(jìn)行多方案比選，在滿足客流需求的前提下，合理分時(shí)段設(shè)計(jì)運(yùn)行交路與列車對數(shù)，盡量提高列車載乘率，少跑空車，以減少對空車和少乘客車輛的牽引用電量。
(3)應(yīng)通過模擬仿真計(jì)算，合理布置牽引所，合理選擇牽引變壓器容量。
2.2低壓節(jié)能設(shè)計(jì)
軌道交通也因含有相當(dāng)數(shù)量的車站與車輛段而產(chǎn)生大量的低壓能耗，特別是地下車站更是用能較大的單體建筑，因此在低壓用電節(jié)能上需注意以下幾個(gè)方面。
(1)線路的選擇應(yīng)盡量避免地下車站埋深過大，否則通風(fēng)空調(diào)與電扶梯這類主要耗電專業(yè)設(shè)備數(shù)量較多，功率加大，會(huì)使整個(gè)車站的用電大幅增加。
(2)車站建筑設(shè)計(jì)應(yīng)考慮城市規(guī)劃與周邊環(huán)境，合理利用資源，根據(jù)周邊自然環(huán)境，結(jié)合各專業(yè)設(shè)計(jì)，建立綜合節(jié)能觀念。
(3)車輛段/場選址應(yīng)有良好的接軌條件，方便行車組織，提高運(yùn)營效率，減少列車空走距離、空走能耗。選址應(yīng)結(jié)合市政規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)等綜合考慮�？偲矫嬉矐�(yīng)根據(jù)工藝流程合理布局，以減少不必要的調(diào)車與設(shè)備運(yùn)輸。
(4)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)及車站設(shè)備等應(yīng)根據(jù)其工況合理提出控制模式，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。全日車站此類負(fù)荷變化較大，存在明顯的早、晚客流高峰等特征，其自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的季節(jié)性與時(shí)間性調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)能運(yùn)行目的。自動(dòng)扶梯采用變頻控制，無人乘坐時(shí)運(yùn)營速度僅為正常速度的20%，以減少空載耗電量。
(5)采用就地與集中相結(jié)合的無功補(bǔ)償方式，使功率因數(shù)不低于0.9。認(rèn)真考慮三相負(fù)荷的平衡問題，確保最大相負(fù)荷不超過三相負(fù)荷平均值的15%。
3設(shè)備產(chǎn)品的選用
選用低能耗、高能效的設(shè)備及產(chǎn)品，是軌道交通節(jié)能設(shè)計(jì)中必不可少的。有評定標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備應(yīng)按國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選型，無評定標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)采用先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，禁止采用國家明文禁止或淘汰落后的設(shè)備。
3.1車輛
車輛是軌道交通牽引能耗的使用者，選擇適合的車輛，對牽引節(jié)能貢獻(xiàn)是非常大的。車輛的車型、材料影響著自重，若車體采用整體承載鋁合金焊接輕型結(jié)構(gòu)，則車輛自重可合理減少，牽引耗能會(huì)降低。滿足動(dòng)力要求時(shí)，合理選擇牽引電機(jī)和車輛編組動(dòng)拖比，讓牽引電機(jī)工作在最佳能效狀態(tài)也是節(jié)約牽引用能的關(guān)鍵�？照{(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、空氣壓縮機(jī)等列車輔助能耗設(shè)備也應(yīng)選擇高能效產(chǎn)品。
3.2供電設(shè)備
變壓器的使用能耗應(yīng)符合GB/T10228—2008《干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》的規(guī)定。電線電纜也應(yīng)按照經(jīng)濟(jì)電流密度要求合理選型。
3.3機(jī)電設(shè)備
通風(fēng)空調(diào)專業(yè)的大型風(fēng)機(jī)屬于高耗能設(shè)備，應(yīng)滿足GB19761—2009《通風(fēng)機(jī)能效限定值及能效等級》中關(guān)于“1級能效等級”的相關(guān)要求;車站清水離心水泵(主要有空調(diào)系統(tǒng)冷凍水泵與冷卻水泵)應(yīng)滿足GB19762—2007《清水離心泵能效限定值及節(jié)能評價(jià)值》的要求;其余機(jī)電設(shè)備國家也均有評定要求。
3.4照明
軌道交通工程照明主要采用節(jié)能型熒光燈，配電子鎮(zhèn)流器，所選燈具及鎮(zhèn)流器均應(yīng)符合國家頒布的相關(guān)照明能效限定值及節(jié)能評價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)。推廣應(yīng)用LED燈也是非常有必要的。
4節(jié)能管理
要想達(dá)到節(jié)能效果，需從系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、節(jié)能產(chǎn)品使用和節(jié)能管理體制上考慮。節(jié)能管理工作應(yīng)更加具體化，更具備可實(shí)施性。
4.1計(jì)量配備
完善的能源計(jì)量器具，有利于對運(yùn)營、車輛設(shè)備維護(hù)及商業(yè)用電實(shí)行分別檢測和控制，嚴(yán)格成本核算和能耗定額管理。能源計(jì)量器具應(yīng)嚴(yán)格按GB17167—2006《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》中的要求進(jìn)行配置及校驗(yàn)。不僅要實(shí)行分類計(jì)量，對大型用電設(shè)備還應(yīng)單獨(dú)設(shè)置計(jì)量進(jìn)行監(jiān)控。能源計(jì)量器具配備率為：RP=NSN1×100式中，RP為能源計(jì)量器具配備率;NS為能源計(jì)量器具實(shí)際配備數(shù)量;N1為能源計(jì)量器具理論需要配備數(shù)量。
4.2管理措施
有良好健全的節(jié)能管理措施才能將節(jié)能落到實(shí)處，才能發(fā)揮設(shè)計(jì)系統(tǒng)與節(jié)能產(chǎn)品的作用。管理措施主要包含健全的節(jié)能管理制度、完善的能源機(jī)構(gòu)及人員配備、合理的能源計(jì)量器具管理、持續(xù)全面的能源統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測等，若再配合能源管理系統(tǒng)，則會(huì)產(chǎn)生事半功倍的效果。
5新能源新技術(shù)的使用
5.1逆變-再生制動(dòng)裝置
目前城市軌道交通系統(tǒng)常用的電制動(dòng)方式有再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)。再生制動(dòng)最大的好處是節(jié)能，當(dāng)列車下坡或進(jìn)站時(shí)，通過再生制動(dòng)裝置，列車的動(dòng)能或勢能轉(zhuǎn)化為電能，返回至接觸網(wǎng)被相鄰列車吸收，從而使能量得到有效的回收利用，但是再生制動(dòng)產(chǎn)生的電能很難被完全吸收利用，多余的電能會(huì)造成接觸網(wǎng)電壓升高，影響正常運(yùn)行。電阻制動(dòng)將多余電能消耗在制動(dòng)電阻上轉(zhuǎn)化為熱能，可防止接觸網(wǎng)電壓的持續(xù)升高。逆變-再生制動(dòng)即是用逆變裝置部分或完全取代制動(dòng)電阻，使接觸網(wǎng)上多余的電能不再轉(zhuǎn)化為熱能，而是回饋至低壓配電系統(tǒng)，使能量得到充分利用。
5.2地源熱泵系統(tǒng)
軌道交通的車輛段/場面積較大，有采用常溫地源熱泵機(jī)組作為冷、熱源的條件。淺埋水平管具有施工維護(hù)簡單、造價(jià)低、受地面溫度影響大的特點(diǎn)，但地下巖土冬夏熱平衡好，因此可采用地下埋管換熱器為單溝二層四管形式的地源熱泵。
5.3太陽能與光導(dǎo)系統(tǒng)
軌道交通除了地下車站外也有車輛段/場內(nèi)大面積的單體建筑及一定數(shù)量的高架車站，如何利用自然光與太陽能也是設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮的問題。高架車站鋼結(jié)構(gòu)屋頂與車輛段/場內(nèi)大型維修庫屋面等都有條件設(shè)置太陽能板或光導(dǎo)裝置，因此可根據(jù)城市的太陽光照射情況及建筑朝向和周邊環(huán)境等因素合理選擇太陽能或光導(dǎo)系統(tǒng)。
6結(jié)束語
經(jīng)過對軌道交通設(shè)計(jì)各專業(yè)的思考，體會(huì)到電氣節(jié)能設(shè)計(jì)不僅牽涉到電氣專業(yè)或某幾個(gè)專業(yè)，而且牽涉到所有相關(guān)設(shè)計(jì)專業(yè)，需總體全面掌控，然后還要貫徹到今后的施工、運(yùn)營使用等環(huán)節(jié)，缺一不可，否則無法達(dá)到節(jié)能效果。
參考文獻(xiàn)：
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[2]GB50189—2005公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S]
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[4]GB/T23331—2012能源管理體系要求[S]
[5]2013年國家發(fā)展改革委第21號令修正[Z]產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄C2011年本修正
[6]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì)第6號令固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評估和審查暫行辦法[Z]
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